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Everest Marathon, foreigner runner

Foto: Getty Images

Höhentraining: Das blutige Geheimnis der Höhenläufer

Leistungssportler trainieren regelmäßig in der Höhe. Ist diese Art der Vorbereitung, das Höhentraining, auch etwas für Breitensportler?

Text: Dr. Stefan Graf

Der kommt halt aus Addis Abeba – Schulterzucken eines Geschlagenen, der einmal mehr nur die Hacken des afrikanischen Konkurrenten gesehen hat. Die Stadt in 2.200 bis 3.000 Metern Höhe bietet den „Eingeborenen“ permanentes Höhentraining. In Tibet auf über 4.000 Metern schnappt selbst der fitteste Tourist nach Luft – nicht so die Einheimischen. Zwei Mutationen – die Erythropoese (Bildung der roten Blutkörperchen) beeinflussende genetische Veränderungen – machen den Unterschied und sind der Grund, warum das Blut von Flachländern trotz optimalen Trainings nie die Sauerstoffbindungskapazitäten von „Hochgebirgsblut“ der Höhenläufer erreicht.

Gene machen höhentauglich

Die humane Lebensfähigkeit in unterschiedlichsten Höhen beruht auf der Möglichkeit, den Gehalt der roten Blutkörperchen (Erythrozyten mit sauerstoffbindendem Blutfarbstoff Hämoglobin) in Abhängigkeit vom Luft-Sauerstoff-Gehalt zu regulieren. Unter normalen Sauerstoffbedingungen sorgt die Aktivität verschiedener Gene für ein bedarfsangepasstes Gleichgewicht zwischen Abbau alter (in Milz, Leber, Knochenmark) und Synthese frischer (Knochenmark) Erythrozyten. Ausdauertraining verschiebt dieses Gleichgewicht in Richtung höherem Erythrozytengehalt (Optimierung der Sauerstoffversorgung). In großer Höhe löst der sehr niedrige Luft-Sauerstoffgehalt eine starke Erythrozyten-Vermehrung aus, die das Blut zähflüssiger macht. Dies bedeutet einen erheblichen Mehraufwand für den Herzmuskel, der auf Dauer krankhaft zu erweitern droht. Wie Völker dennoch permanent in großer Höhe leben können, haben chinesische Forscher aufgeklärt.

Die Aktivität eines Gens mit dem Bauplan für ein Hemmprotein verhindert unter normalen Sauerstoffbedingungen eine übermäßige Erythrozytenproduktion. Sauerstoffmangel in großer Höhe aktiviert einen Signalweg, der das Gen und damit die Synthese des Hemmproteins blockiert. Die Folge ist eine ungebremste Erythrozytenvermehrung und Zunahme der Blut-Viskosität. Dem „Tiefländer“ fehlt eine Notbremse, die der „Erythrozytenexplosion“ bei längerem Aufenthalt in großer Höhe Einhalt gebietet. Das dicke Blut verursacht Schwäche, Kopfschmerzen und Herzbeschwerden – Abstieg erforderlich!

Als Anpassung an das seit Jahrtausenden in >4.000 Meter Höhe währende Leben hat die Evolution die Tibeter mit zwei Mutationen in dem Hemm(protein)-Gen ausgestattet. Dieses veränderte Hemm-Gen nennen die Biologen „Sherpa-Gen“. Während beim Normalbürger das Hemmprotein durch niedrigen Sauerstoffgehalt inaktiviert wird und sich so die Erythrozyten ungebremst vermehren, bleibt das vom Sherpa-Gen kodierte Hemmprotein der Gebirgsmenschen aktiv und verhindert die Blutverdickung.

Insgesamt ist das Gleichgewicht zwischen Erythrozytenproduktion und -abbau bei den Gebirgsvölkern zugunsten der Produktion verschoben. So haben sie dauerhaft höhere, aber keine überbordenden, Blut verdickenden Erythrozytenwerte. Das Ergebnis: permanent höhere Sauerstoffbindungskapazität bei herzgesunder Blutviskosität.

Folgen für das Höhentraining

Wer weder „ex statu nascendi“ Sherpa-Gen-Träger noch „afrikanischer Dauer-Höhentrainierer“ ist, kann zur Saisonvorbereitung einen Gebirgsaufenthalt nutzen. Gemäß den neuen Erkenntnissen lautet die erste Vorgabe: Nicht zu hoch! 1.500 bis 2.200 Meter kurbeln die Erythropoese an, ohne das Herz-Kreislauf-System zu gefährden.

Gutes Höhentraining bringt Leistungszuwächse bis zu 5 % (vereinzelt darüber). Nicht nur wegen des Blutverdickungsrisikos sollte nicht bzw. nach dem „Live-low-train-high“-Prinzip nur stundenweise deutlich über 2.500 Meter trainiert werden. Dauerhaft größere Höhen belasten übermäßig und verlängern die Akklimatisationsdauer. Im Profibereich ist Höhentraining Standard – ein „Zuckerschlecken“ wahrlich nicht. Die positiven – wenn auch nur mit dem Sekundenzeiger messbaren – Effekte kommen einige Tage nach der Rückkehr zum Tragen.

Der Sauerstoffgehalt ist in 2.000 Metern Höhe über 20 %, die körperliche Leistungsfähigkeit bis zu 10 % gesunken. Die Sauerstoffbeladung des Blutes in den Lungenbläschen und damit die Versorgung der Muskeln sind vermindert. Die Energie für Ausdauerleistungen wird aber vorwiegend über die ergiebigen aeroben Abbauwege von Fetten und Kohlenhydraten gewonnen. Fette können anaerob gar nicht, Kohlenhydrate nur unvollständig bis zur Milchsäure (Lactat) abgebaut werden, was nur einen Bruchteil (<6 %) an Energie (ATP) liefert und die gefürchteten „sauren Beine“ macht.

Fett liefert mehr als doppelt so viel Energie (9,3 kcal/g) wie Kohlenhydrate (4,1  kcal/g). Wegen der strikten Sauerstoffabhängigkeit leidet der Fettabbau in der Höhe anfangs besonders. Dieser leistungsdefizitäre Zustand wird bei vernünftigem Trainingsaufbau nach wenigen Tagen durch günstige Adaptationen kompensiert.

Epo-Doping – ganz legal

Nach ein bis zwei Tagen führt der Sauerstoffmangel zu einer Reduktion des Blutplasmas (zellfreie Blutflüssigkeit aus >90 % Wasser, ca. 120 Eiweißen, geringen Menge Kohlenhydraten, Fettsäuren, Salzen, Mineralien). Dies entspricht einer Erhöhung der Blutzell- und damit auch der Erythrozytenkonzentration – die Sauerstofftransportkapazität steigt. Bedeutender ist die verstärkte Ausschüttung des Nieren-Hormons Erythropoetin („Epo“), das die Erythrozytensynthese im Knochenmark forciert. Dieses „natürliche Epo-Doping“ – körpereigenes lässt sich von biotechnologischem „Kunst-Epo“ unterscheiden – ermöglich die bessere Ausnutzung des reduzierten Sauerstoffangebotes. Plasmareduktion und gesteigerte Epo-Ausschüttung haben nach der Rückkehr in tiefere Lagen noch eine Zeitlang Bestand. Das überdurchschnittlich sauerstoffaufnahmefähige Höhenblut findet „paradiesische“ Beladungsbedingungen vor und versorgt Muskeln/Organe optimal. Die aeroben Nährstoffabbauprozesse laufen perfekt – die richtige Zeit für Wettkämpfe. Bis zu drei Wochen hält die Höhentrainingswirkung an.

Eisen und viel trinken

Die Erythrozyten binden Sauerstoff über das zweiwertige Häm-Eisen des Hämoglobins. Ausreichende Eisen-Versorgung ist in der Höhe enorm wichtig. Häm-Eisen ist nur in tierischen Lebensmitteln (Fleisch, Fisch) enthalten und deutlich besser resorbierbar (Bioverfügbarkeit 25–35  %) als das dreiwertige Nicht-Häm-Eisen (2–15  %) aus Pflanzen (VK-Getreide, Trockenfrüchte, Spinat). Vitamin C fördert die Resorption. In trockener Höhenluft steigen Transpirationsrate und Perspiratio insensibilis, der unsichtbare Wasserverlust über Schleimhäute, Atmung und Haut  erhöhter Flüssigkeitsbedarf!

Höhentraining im Breitensport?

Kein Sherpa-Gen, nur 5  % Leistungszuwachs – macht Höhentraining im Freizeitsport Sinn? Alltagspflichten und enges Zeitbudget lassen ein optimal terminiertes, mehrwöchiges Höhentraining selten zu. Wer dennoch in die Höhe geht, sollte grobe Fehler vermeiden. Die Sauerstoffsättigung von Sherpa-Gen-Trägern ist von Flachlandathleten unerreichbar. Im Leistungssport kann Höhentraining über Gold und „goldene Ananas“ entscheiden. Im Breitensport ist es kein Muss. Zu einem zweiten Haile Gebrselassie ist noch kein Freizeitjogger in dünner Luft mutiert. Dennoch lasse sich niemand die Freude an seinem „Tirolurlaub“ nehmen. Entspannte Bewegung in klarer Bergluft liefert mehr Kraft und Motivation als gestresstes Höhentraining.

Ausblick

Das neue Wissen um die Genetik von Höhenvölkern ist für die Gentherapie von Blutbildungsstörungen und Entwicklung von Trainingsprogrammen bedeutsam. Vice versa lauern Missbrauchsgefahren in Form eines „Sherpa-Gen-Dopings“, dem gezielten Einfügen von Genvarianten, welche die Sauerstoffbindungseigenschaften des Blutes erhöhen.